CN112804774A - 一种自控温电热岩板、制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自控温电热岩板，岩板本体包括岩板面层、发热结构；发热结构包括发热组件、防水绝缘壳体；发热组件包括导热层、PTC石墨烯发热层；通电后，PTC石墨烯发热层发射远红外线以加热岩板面层；PTC石墨烯发热层温度达到预设温度时，PTC石墨烯发热层电阻升高，实现自控温。本发明还提供一种制备方法。采用超薄结构的岩板面层，受热后升温速度快、对外供热均匀；采用防水绝缘壳体容纳发热组件，防水绝缘壳体与岩板面层共同形成发热组件的封装结构，减少接缝，防水防漏电，安装更方便，使用更安全；发热组件采用PTC石墨烯发热层进行发热，当其发热温度达到预设温度时，PTC石墨烯发热层电阻升高，实现自控温，提高使用安全性。
Description
技术领域
本发明涉及供暖技术领域，尤其涉及一种自控温电热岩板及其制备方法。
背景技术
集中供暖方式通常采取大投资的大锅炉、大烟囱、大管网的集中供暖方式，以燃煤、燃油为原料，空气污染严重。使用电供暖，发热快、使用便捷、环保。
岩板是一种新型的陶瓷薄板，具有纹理效果，是在陶瓷薄板的技术基础上发展而来的，它由天然石料和无机粘土经特殊工艺，采用真空挤压成型设备和全自动封闭式电脑控温辊道窑烧制而成。岩板具有以下特性：外观上可选个性化、多样化的数码喷墨或干粒抛等丰富多彩的表面装饰；表面孔隙率近乎于零、耐污等级可达到5级；可切割、硬度高、耐刮花、耐高温、UA级耐酸碱性，寿命长；无毒、无辐射，健康零污染；抗油污，抗老化，抗褪色，超低吸水率。目前常规的岩板厚度有3mm，6mm，12mm三种厚度，可以满足不同部位及不同环境的施工需求。因为岩板超大尺寸为3600×1800mm，配合其本质为瓷质装饰建筑板材，作为外墙，一张板即可横跨楼层，外观大气，浑然天成。它的多种厚度及特有的超大规格，不仅可以满足大面积的外墙铺装，同时也能满足丰富多彩的室内装饰。可制作大型的通风保温幕墙，大大降低建筑物的承重负荷，环保节能。电热岩板在电供暖中应用广泛，但实际应用中，会因过度升温或未及时散热导致使用安全危险。因此，针对上述问题，本领域需开发一种自控温、使用安全的电热岩板。
发明内容
为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现。
本发明第一个目的是提供一种自控温电热岩板，包括岩板本体，所述岩板本体包括岩板面层、发热结构；所述发热结构粘接于所述岩板面层背面；其中，所述发热结构包括发热组件、防水绝缘壳体；所述发热组件设置于所述防水绝缘壳体的空腔内；
所述发热组件自外由内依次包括导热层、PTC石墨烯发热层；所述PTC石墨烯发热层设有至少两导线，用以实现电性连接；
通电后，所述PTC石墨烯发热层发射远红外线以加热所述岩板面层；当所述PTC石墨烯发热层温度达到预设温度时，所述PTC石墨烯发热层电阻升高，实现自控温。
优选地，所述PTC石墨烯发热层从上自下依次包括第一绝缘膜层、若干PTC石墨烯涂层、第二绝缘膜层；所述PTC石墨烯涂层印刷于所述第二绝缘膜层上；相邻PTC石墨烯涂层并联连接。
优选地，所述PTC石墨烯涂层呈弯曲状。
优选地，相邻两所述PTC石墨烯涂层延伸方向相同。
优选地，所述发热组件还包括红外反射层，设置于所述PTC石墨烯发热层背面，用以反射所述PTC石墨烯发热层背向所述岩板面层射出的远红外线。
优选地，所述发热结构包括若干发热组件；所述空腔数目为若干个；一所述空腔用以容纳一所述发热组件。
优选地，所述发热结构数目为至少两个。
优选地，所述防水绝缘壳体设有至少两接线端子，用以电性连接电源或电性连接相邻拼接的岩板本体。
优选地，所述岩板面层厚度为3～6mm；所述岩板面层背面为平面结构；所述导热层选自铜箔、铝箔、导热胶带、导热硅胶片中的一种或两种；所述导热层厚度为10μm～0.5mm；所述红外反射层包括ITO膜层或AZO膜层；所述防水绝缘壳体为硬质聚氨酯发泡壳体。
本发明的第二个目的是提供如上所述的一种自控温电热岩板的制备方法，包括以下步骤：
S1、在防水绝缘壳体空腔底部铺设所述PTC石墨烯发热层，将所述发热组件的导线自所述防水绝缘壳体设有的相匹配的第一通孔处穿出；
S2、在所述PTC石墨烯发热层正面铺设所述导热层；
S3、将防水绝缘壳体正面及所述导热层正面粘接于岩板面层背面；
S4、在所述防水绝缘壳体外表面的接缝处涂覆绝缘防水密封胶封堵。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明提供一种自控温电热岩板，采用超薄结构的岩板面层，受热后升温速度快、对外供热均匀；采用防水绝缘壳体容纳发热组件，防水绝缘壳体与岩板面层共同形成发热组件的封装结构，减少接缝，防水防漏电，安装更方便，使用更安全；发热组件采用PTC石墨烯发热层进行发热，当其发热温度达到预设温度时，PTC石墨烯发热层电阻升高，实现自控温，提高使用安全性。
本上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一实施例中的岩板本体的爆炸结构示意图；
图2为本发明一实施例中的PTC石墨烯发热层的爆炸结构示意图；
图3为本发明又一实施例中的PTC石墨烯发热层的爆炸结构示意图；
图4为本发明的岩板本体的立体结构示意图；
图5为本发明又一实施例中的岩板本体的爆炸结构示意图；
图6为本发明的制备方法的步骤流程图。
图中：
100、岩板本体；
10、岩板面层；
20、发热结构；21、导热层；22、PTC石墨烯发热层；221、第一绝缘膜层；222、PTC石墨烯涂层；223、第二绝缘膜层；23、红外反射层；24、防水绝缘壳体；241、空腔；242、第一通孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加明显，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。在下列描述中，诸如中心、厚度、高度、长度、前部、背部、后部、左边、右边、顶部、底部、上部、下部等用词为基于附图所示的方位或位置关系。特别地，“高度”相当于从顶部到底部的尺寸，“宽度”相当于从左边到右边的尺寸，“深度”相当于从前到后的尺寸。这些相对术语是为了说明方便起见并且通常并不旨在需要具体取向。涉及附接、联接等的术语(例如，“连接”和“附接”)是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接或关系，除非以其他方式明确地说明。
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
实施例1
本发明提供一种自控温电热岩板，如图1、图4所示，包括岩板本体100，所述岩板本体100包括岩板面层10、发热结构20；所述发热结构20粘接于所述岩板面层10背面；发热结构20用以发出热量并传导至岩板面层10上，使得岩板面层10温度升高以实现对岩板本体100所处环境供暖；岩板面层10为超薄结构，岩板本体100升温速度快，供热均匀；其中，所述发热结构20包括发热组件、防水绝缘壳体24；所述发热组件设置于所述防水绝缘壳体24的空腔241内，采用防水绝缘壳体24与岩板面层10装配以形成发热组件的封装结构，减少接缝，防水防漏电，安装更方便，使用更安全；
所述发热组件自外由内依次包括导热层21、PTC石墨烯发热层22；所述PTC石墨烯发热层22设有至少两导线(图中未示出)，构成发热组件的导线，用以实现电性连接，如与电源电性连接；具体地，导热层21位于最上方，靠近岩板面层10背面，用以将PTC石墨烯发热层22发出的热量传递至岩板面层10；
通电后，所述PTC石墨烯发热层22发射远红外线以加热所述岩板面层10；当所述PTC石墨烯发热层22温度达到预设温度时，所述PTC石墨烯发热层22电阻升高，实现自控温，提高使用安全性。具体地，所述PTC石墨烯发热层22与温控器电性连接，以实现所述PTC石墨烯发热层22发热的通断。当温控器出现故障，所述PTC石墨烯发热层22持续升温，直至温度达预设温度，所述PTC石墨烯发热层22电阻升高，实现自控温。在一实施例中，预设温度为50～70℃，即当所述PTC石墨烯发热层22温度达到50～70℃时，其电阻升高，实现自控温。
在一实施例中，所述PTC石墨烯发热层22从上自下依次包括第一绝缘膜层221、若干PTC石墨烯涂层222、第二绝缘膜层223；所述PTC石墨烯涂层222印刷于所述第二绝缘膜层223上。相邻PTC石墨烯涂层222并联连接，若其中某个PTC石墨烯涂层222出现故障无法供热，剩余PTC石墨烯涂层222可实现供热。具体地，石墨烯是近年来新生的新材料，具有优异的光学、电学、力学特性；一般的石墨烯在通电发热过程中，是通过相对固定的频率持续发热，在一定程度上存在因温度过高导致安全隐患的问题。PTC石墨烯是一种正温度系数的石墨烯复合发热材料，随着温度的升高电阻率变大，从而实现安全升温，防止温度过高带来的安全隐患。所述PTC石墨烯发热层22在通电以后，所述PTC石墨烯涂层222的碳原子在电流的作用下，产生布朗运动，碳原子之间产生剧烈的摩擦和撞击，产生的热能以红外辐射和对流的方式对外传递，达到取暖的目的，远红外光波被称为生命光波，采暖更舒适健康，能有效提升人们冬天的生活质量。第一绝缘膜层221、第二绝缘膜层223用以将所述PTC石墨烯涂层222通电后的电路隔绝，以防止岩板本体100漏电。
进一步地，所述PTC石墨烯涂层222采用的PTC石墨烯油墨包括石墨烯、导电添加剂、具有正温度系数的温敏添加剂、其他助剂，通电供暖的同时，能够实现自温控，即当所述PTC石墨烯发热层22温度达到预设温度时，PTC石墨烯涂层222的电阻呈数量级升高，自动控制输入电流，使其发热过程受控，防止过度升温带来安全隐患。
在一实施例中，所述PTC石墨烯涂层222呈弯曲状，以增大单一所述PTC石墨烯涂层222在第二绝缘膜层223分布的面积，以提高单一所述PTC石墨烯的供热效果，进而可以降低第二绝缘膜层223上需设置的PTC石墨烯涂层222的数目，以降低用以实现相邻PTC石墨烯涂层222并联连接的电极连接件(图中未示出)的用量，进而一定程度简化所述PTC石墨烯发热层22制备工艺，降低生产成本。具体地，进一步地，所述PTC石墨烯涂层222呈蛇形弯曲状或螺旋状。
进一步地，相邻两所述PTC石墨烯涂层222延伸方向相同，以便于相邻两所述PTC石墨烯涂层222通过电极连接件实现并联连接。具体地，在一实施例中，如图2所示，所述PTC石墨烯涂层222呈蛇形弯曲状，相邻两所述PTC石墨烯涂层222延伸方向相同，即相邻两所述PTC石墨烯涂层222的蛇形弯曲形状相同且沿一个方向依次分布。在又一实施例中，如图3所示，所述PTC石墨烯涂层222呈螺旋状，相邻两所述PTC石墨烯涂层222延伸方向相同，每一所述PTC石墨烯涂层222的正极与其相邻的所述PTC石墨烯涂层222的正极朝向方向一致，每一所述PTC石墨烯涂层222的负极与其相邻的所述PTC石墨烯涂层222的负极朝向方向一致，以便于相邻两所述PTC石墨烯涂层222通过电极连接件实现并联连接。
在一实施例中，所述发热组件还包括红外反射层23，设置于所述PTC石墨烯发热层22背面，用以反射所述PTC石墨烯发热层22背向所述岩板面层10射出的远红外线。具体地，红外反射层23对远红外线具有反射作用，PTC石墨烯发热层22发热通过远红外线供热，PTC石墨烯发热层22发热时其辐射出的部分远红外线朝向PTC石墨烯发热层22背面射出，接触红外反射层23正面后反射，最终接触到岩板面层10以加热岩板面层10，以提高所述PTC石墨烯发热层22对岩板面层10加热效率。
当根据市场需求调整岩板面层10尺寸时，为了降低需匹配适用的发热结构20的加工成本，在一实施例中，如图5所示，所述发热结构20包括若干发热组件；所述空腔241数目为若干个；一所述空腔241用以容纳一所述发热组件。具体地，当岩板面层10更改规格时，只需更换匹配的防水绝缘壳体24的规格以及防水绝缘壳体24内空腔241的数目，空腔241空间尺寸不变，根据空腔241数目增减相应的发热组件数目即可，无需调整发热组件规格。由于防水绝缘壳体24材料简单、加工过工艺简单，易更换，降低规格调整成本及工艺难度。安装发热组件时，发热组件的导线穿过空腔241侧壁设有的第二通孔后与相邻的发热组件并联，若干发热组件形成一个整体发热组件，整体发热组件的导线穿出防水绝缘壳体24的第一通孔242后与相邻的岩板本体100或电源电性连接。具体地，在一实施例中，岩板面层10外周侧轮廓与防水绝缘壳体24外周侧轮廓齐平，则更改岩板面层10规格时，匹配更改相应的防水绝缘壳体24规格及其空腔241数目及放置的发热组件数目即可。在又一实施例中，岩板面层10外周侧轮廓尺寸大于防水绝缘壳体24外周侧轮廓尺寸，则更改岩板面层10规格时，按照所述岩板面层10所需的发热结构20尺寸及其设置位置调整即可。
在又一实施例中，所述发热结构20数目为至少两个。具体地，当岩板面层10更改规格时，根据更改的岩板面层10的尺寸，匹配相应数量的发热结构20，且根据岩板面层10的供热面要求，设计发热结构20的位置，当岩板面层10需表面供热均匀，则所有的发热结构20均匀分布于岩板面层10背面。
在一实施例中，所述防水绝缘壳体24设有至少两接线端子(图中未示出)，用以电性连接电源或电性连接相邻拼接的岩板本体100。所述防水绝缘壳体24设有的接线端子的数目与所述PTC石墨烯发热层22设有的导线的数目一致，以实现一一匹配连接。具体地，以防水绝缘壳体24内空腔241数目为一个为例进行阐述，在一实施例中，所述PTC石墨烯发热层22设有两个导线，所述防水绝缘壳体24设有两个接线端子，所述PTC石墨烯发热层22两导线分别电性连接一接线端子上，以便于安装岩板本体100时的电性装配。此外，当岩板本体100用以与相邻的岩板本体100拼接时，该岩板本体100的防水绝缘壳体24上的接线端子与其拼接的岩板本体100的接线端子电性连接，以实现相拼接的两岩板本体100的并联连接。当岩板本体100用以与电源电性连接时，该岩板本体100的防水绝缘壳体24上的接线端子与电源电性连接，以实现供电。若干岩板本体100拼装形成的一整个供暖面板进行供暖时，当其中一岩板本体100出现故障时，其他岩板本体100仍可进行供暖，以保证可持续供暖。在又一实施例中，所述PTC石墨烯发热层22设有四个导线，所述防水绝缘壳体24设有四个接线端子，该岩板本体100可与相邻四块岩板本体100拼接。
在一实施例中，所述岩板面层10厚度为3～6mm；所述岩板面层10背面为平面结构。普通瓷砖厚度一般为9～11mm，有背沟，其背沟的存在会使瓷砖背面部分悬空，不利于热量传导，另外其厚度较厚，不利于热量透过。而岩板面层具有一定的强度和装饰性，同时，厚度低、无背沟，实现超薄结构，与导热层21可更好贴合，有利于热量传导，提升散热速度。
在一实施例中，所述导热层21选自铜箔、铝箔、导热胶带、导热硅胶片中的一种或两种，导热速度快且均匀，同时加强与岩板面层10的贴合度，减少空腔的形成，提高热量传导及热利用率。所述导热层21厚度为10μm～0.5mm，节约材料和空间的同时，提高岩板本体100的发热效率。
在一实施例中，所述红外反射层23包括ITO膜层或AZO膜层，有效反射红外辐射，减少热量向不必要的方向辐射，减少损失，提高所述PTC石墨烯发热层22热利用率。
在一实施例中，所述防水绝缘壳体24为硬质聚氨酯发泡壳体，采用超柔聚氨酯发泡制得。硬质聚氨酯发泡壳体质轻、导热系数小(保温性好)、防水性良好；且硬质聚氨酯发泡壳体具有较高的压缩强度和剪切性，作为用以支撑发热组件的支撑结构。防水绝缘壳体24上方开口，发热组件发出的热量绝大部分通过防水绝缘壳体24上方开口传递至岩板面层10，提高对发热组件发出的热量的利用率。
在一实施例中，所述空腔241深度略小于或等于所述发热组件厚度，以使得岩板面层10通过胶水能过与位于空腔241内最外层的导热层21正面紧密粘接，且若空腔241深度大于发热组件厚度会造成胶水的用量的增加，增加了制造成本。
在一实施例中，所述导热层21、所述PTC石墨烯发热层22、所述红外反射层23外周侧分别与防水绝缘壳体24的空腔241内壁相抵靠，以防止发热组件各层结构在空腔241内发生移动，而影响了相邻层结构之间的对位和贴合。
实施例2
本发明提供如上所述的一种自控温电热岩板的制备方法，如图6所示，包括以下步骤：
S1、在防水绝缘壳体24空腔底部所述PTC石墨烯发热层22，将所述发热组件的导线自所述防水绝缘壳体24设有的相匹配的第一通孔242处穿出；具体地，操作时，先将防水绝缘壳体24开口朝上放置，将所述PTC石墨烯发热层22伸入空腔241内，将所述发热组件的导线自防水绝缘壳体24设有的相应的第一通孔242穿出后，将所述PTC石墨烯发热层22正放于所述空腔241底部；在一实施例中，防水绝缘壳体24的第一通孔242外轮廓处设有与导线相匹配的接线端子，所述发热组件的导线自相应的第一通孔242穿出后接入相应的接线端子内；
S2、在所述PTC石墨烯发热层22正面铺设所述导热层21；具体地，将所述导热层21正放于所述PTC石墨烯发热层22正面，并使得所述导热层21外周侧轮廓与所述PTC石墨烯发热层22外周侧轮廓对齐；
S3、防水绝缘壳体24正面及所述导热层21粘接于将岩板面层10背面；具体地，发热组件装配于防水绝缘壳体24的空腔241内后，先在发热组件的导热层21正面及防水绝缘壳体24正面涂覆胶水，再将防水绝缘壳体24正面及所述导热层21正面压靠于岩板面层10，待胶水固化后，实现粘接；
S4、在所述防水绝缘壳体24外表面的接缝处涂覆绝缘防水密封胶封堵，以防水防漏电；包括在防水绝缘壳体24的第一通孔242与接线端子或所述发热组件导线装配处涂覆绝缘防水密封胶封堵；还包括在岩板面层10与防水绝缘壳体24装配处的接缝处涂覆绝缘防水密封胶封堵。
在一实施例中，所述发热组件还包括红外反射层，则铺设所述PTC石墨烯发热层22前还包括步骤在防水绝缘壳体24空腔底部铺设所述红外反射层23；铺设完所述红外反射层23后，将所述PTC石墨烯发热层22铺设于红外反射层23正面，并使得所述PTC石墨烯发热层22外周侧轮廓与所述红外反射层23外周侧轮廓对齐。
应当理解，上文中“正面”表示朝向岩板本体供热目标的一面；“背面”表示背向岩板本体供热目标的一面。如，当岩板本体铺设于地面时，用以向地面上方的环境供热，则正面表示上表面，背面表示下表面；当岩板本体铺设于墙面，则正面表示朝向墙面供暖空间对象的一面，背面表示背向墙面供暖空间对象的一面。
以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自控温电热岩板，包括岩板本体(100)，其特征在于，所述岩板本体(100)包括岩板面层(10)、发热结构(20)；所述发热结构(20)粘接于所述岩板面层(10)背面；其中，所述发热结构(20)包括发热组件、防水绝缘壳体(24)；所述发热组件设置于所述防水绝缘壳体(24)的空腔(241)内；
所述发热组件自外由内依次包括导热层(21)、PTC石墨烯发热层(22)；所述PTC石墨烯发热层(22)设有至少两导线，用以实现电性连接；
通电后，所述PTC石墨烯发热层(22)发射远红外线以加热所述岩板面层(10)；当所述PTC石墨烯发热层(22)温度达到预设温度时，所述PTC石墨烯发热层(22)电阻升高，实现自控温。
2.根据权利要求1所述的一种自控温电热岩板，其特征在于，所述PTC石墨烯发热层(22)从上自下依次包括第一绝缘膜层(221)、若干PTC石墨烯涂层(222)、第二绝缘膜层(223)；所述PTC石墨烯涂层(222)印刷于所述第二绝缘膜层(223)上；相邻PTC石墨烯涂层(222)并联连接。
3.根据权利要求2所述的一种自控温电热岩板，其特征在于，所述PTC石墨烯涂层(222)呈弯曲状。
4.根据权利要求3所述的一种自控温电热岩板，其特征在于，相邻两所述PTC石墨烯涂层(222)延伸方向相同。
5.根据权利要求1所述的一种自控温电热岩板，其特征在于，所述发热组件还包括红外反射层(23)，设置于所述PTC石墨烯发热层(22)背面，用以反射所述PTC石墨烯发热层(22)背向所述岩板面层(10)射出的远红外线。
6.根据权利要求1所述的一种自控温电热岩板，其特征在于，所述发热结构(20)包括若干发热组件；所述空腔(241)数目为若干个；一所述空腔(241)用以容纳一所述发热组件。
7.根据权利要求1所述的一种自控温电热岩板，其特征在于，所述发热结构(20)数目为至少两个。
8.根据权利要求1所述的一种自控温电热岩板，其特征在于，所述防水绝缘壳体(24)设有至少两接线端子，用以电性连接电源或电性连接相邻拼接的岩板本体(10)。
9.根据权利要求1所述的一种自控温电热岩板，其特征在于，所述岩板面层(10)厚度为3～6mm；所述岩板面层(10)背面为平面结构；所述导热层(21)选自铜箔、铝箔、导热胶带、导热硅胶片中的一种或两种；所述导热层(21)厚度为10μm～0.5mm；所述红外反射层(23)包括ITO膜层或AZO膜层；所述防水绝缘壳体(24)为硬质聚氨酯发泡壳体。
10.如权利要求1-9任意一项所述的一种自控温电热岩板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在防水绝缘壳体(24)空腔底部铺设所述PTC石墨烯发热层(22)，将所述发热组件的导线自所述防水绝缘壳体(24)设有的相匹配的第一通孔(242)处穿出；
S2、在所述PTC石墨烯发热层(22)正面铺设所述导热层(21)；
S3、将防水绝缘壳体24正面及所述导热层(21)正面粘接于岩板面层(10)背面；
S4、在所述防水绝缘壳体(24)外表面的接缝处涂覆绝缘防水密封胶封堵。
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